元素硫颗粒粒径对污泥重金属生物沥滤的影响

以城市污水处理厂剩余污泥作为处理介质,土著嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans,A.thiooxi-dans)为主要沥滤微生物,采用序批式生物沥滤装置,就投加150~725μm的不同粒径元素硫对沥滤的酸化效果、硫酸根产率和重金属去除效果的影响进行了研究。结果表明,在元素硫投配量为3 g/L,曝气强度为1.0 L/(min.L)的条件下,元素硫粒径在165~215μm范围减小时能显著改善污泥酸化速度、提高酸化程度和硫酸根产率。底物元素硫的最佳粒径为165μm,此时沥滤体系pH下降速率为0.85个pH单位/d,硫酸根的产率为454.9 mg/(L.d),沥滤6 d后污泥中高浓度重金属Cu、Zn、Cd的去除率达到70.3%、81.2%、87.8%.     

不同污泥浓度对生物沥滤过程的影响

以硫酸亚铁盐作为底物,氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）为主要沥滤微生物,在底物投配比为10 g/L,温度为25℃,曝气量为1 L/min的条件下,对5种不同浓度的桂林城市污泥中重金属进行生物沥滤试验。结果表明,生物沥滤的污泥浓度宜控制在25.6 g/L,沥滤3 d后,污泥中超标元素Cu、Zn和Cd的去除率分别达到58.17%、75.90%和93.64%,沥滤处理后污泥中残余重金属含量符合污泥农用的国家标准。     

曝气强度对城市污泥重金属生物沥滤过程的影响研究

以氧化亚铁作为底物,氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillusferrooxidans）为主要沥滤微生物,在底物投配比为10 g/L,温度为25℃,污泥浓度为123g/L的条件下,采用5种不同曝气强度对桂林城市污泥中重金属进行生物沥滤试验。结果表明,生物沥滤的经济曝气强度宜控制在每升污泥0.4L/（min·L）,沥滤3 d后,污泥中超标元素Cu、Zn和Cd的去除率分别达到62.53%、67.80%和54.63%,沥滤处理后污泥中残余重金属含量符合污泥农用的国家标准。     

污泥生物沥滤工艺优化和重金属分配研究

为了得到嗜酸硫细菌沥滤污泥中重金属的最佳工艺参数,对沥滤过程进行3因素4水平的正交实验研究。3种影响因素的水平设置分别为:污泥浓度35、25、15和5 g/L,单质硫投加量15、10、5和1 g/L,接种量15、10、5和3 g/L。对沥滤过程污泥中7种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)的去除率进行极差分析,提出了因素影响程度依次为单质硫投加量污泥浓度接种量,且最佳工艺条件为:污泥浓度25 g/L,单质硫投加量10 g/L,接种量为5%。采用超声波-离心方法,分步提取污泥胞外聚合物(EPS)的2种形态:松散结合态(LB)和紧密结合态(TB)。分析其中的重金属浓度,提出沥滤后重金属在污泥EPS的赋存以LB为主。     

生物沥滤去除污泥、土壤和底泥中3种重金属比较研究

以硫酸亚铁为底物,对城市污泥、土壤和河流底泥进行生物沥滤实验,探讨了污泥、底泥和土壤在沥滤过程中重金属的去除效果和化学形态转化规律,了解当地土壤在酸化条件下重金属的释放过程,并对三者的研究结果进行比较分析。结果表明,污泥生物沥滤对重金属（Zn、Cu和Pb）的沥滤的沥滤效果较佳（去除率75.45%、63.12%和40.96%）。沥滤过程中,重金属Cu在生物沥滤中期（3~5 d）沥出效果较好,而Zn和Pb则在沥滤后期（5~9 d）。同一重金属在不同沥滤体系中的形态变化过程差异较大,沥滤后的污泥、土壤和底泥中的重金属大部分呈现稳定状态。     

生物沥滤-焚烧法处理制革污泥中铬迁移转化研究

采用生物沥滤-焚烧方法,先将制革污泥中大部分难溶的有毒重金属——铬从固相溶出转移至液相,之后将沥滤后制革污泥进行有效的固液两相分离,并对分离后的固相污泥进行焚烧处理实验,研究生物沥滤-焚烧处理法对制革污泥中的总Cr在不同介质中的浓度影响。结果表明,生物沥滤法处理制革污泥后,以金属离子交换形态存在的总Cr含量增加,其中68.56%的总Cr6+和87.70%的总Cr得以去除,去除效果十分明显;将沥滤脱水后的污泥进行焚烧处理,以残渣态形式存在的总Cr相对含量变大,迁移能力减弱;铬在高温下与其他重金属元素形成复杂的金属化合物及络合物:Cr1.3Fe0.7O0.5、Na4(CrO4)(SO4)、Ca5(CrO4)3O0.5,有助于今后进一步对整个生物沥滤-焚烧处理过程进行反应机理研究。     

底物对生物沥滤去除污泥中Cu、Zn的影响

分别以FeSO2·7H2O、单质S粉为底物,对污泥中的重金属进行生物沥滤试验.通过分析生物沥滤过程中pH、Fe2+、SO22-的变化及Cu、Zn的滤出率.探讨不同底物对重金属生物沥滤的影响.试验结果表明,以FeSO2·7H2O或单质S粉为底物.利用污泥中固有的硫杆菌可以降低污泥的pH.从而使重金属滤出.以单质S粉为底物的处理中,污泥pH最低下降到2.1;以FeSO2·7H2O为底物的处理中,pH最低下降到2.6.经14 d的生物沥滤,以单质S粉为底物时,底物为6 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为18.8%和34.8%;以FeSO2·7H2O为底物时,底物为25 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为29.1%和36.8%.优于以单质S粉为底物的滤出效果.     

一株嗜酸氧化亚铁硫杆菌的分离及沥滤效果研究

从山西某煤矿的酸性矿井水中分离得到菌株ATF-1,对其形态、生理生化特性、16SrDNA基因序列、生长特性及其对城市污泥的摇瓶沥滤效果进行了研究。结果表明:(1)该菌为革兰氏阴性菌,短杆状,经16SrDNA鉴定为嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidthiobacillus ferrooxidans)。菌株ATF-1培养的最佳条件为初始pH 2.0、温度30℃、接种量10%(体积分数)、Fe2+投加量9.00g/L。(2)以菌株ATF-1作为沥滤菌处理城市污泥,经过15d的生物沥滤,污泥中Zn、Pb、Ni、Cu、Cd和Cr去除率的最大值分别为93.56%、46.54%、85.48%、97.68%、90.64%和45.15%,处理后污泥中的重金属含量符合《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284—84)中规定的在酸性土壤上的最高容许含量。     

生物沥浸法去除猪粪中重金属的研究

探讨以猪粪为培养介质,驯化和加富培养获得硫细菌混合菌液,并研究其对猪粪中重金属的生物沥浸效果。结果表明：猪粪可以在18 d内完成驯化,经3轮富集培养的猪粪粪液可作为硫细菌接种菌液。采用此菌液对猪粪粪液接种并投加硫粉,经过9 d的生物沥浸,Cu、Zn和Cd的沥出率分别达到93.0%、90.1%和67.8%。     

生物沥滤过程中城市污泥Zn、Cu的形态转化

利用80 L SBR进行了生物沥滤城市污泥实验,探讨了污泥胞外聚合物中重金属的含量变化,并对重金属Zn、Cu各化学形态之间的转化情况进行了分析。结果表明,整个生物沥滤过程中,污泥胞外聚合物中Zn和Cu含量先上升后下降,反应结束后,分布于胞外聚合物结合态中的Zn和Cu占其污泥胞外聚合物内总量的比例最高可达39.95%、58.77%。污泥胞外聚合物中松散结合态对Zn、Cu的吸附能力均强于紧密结合态;原污泥中Zn、Cu分别主要以铁锰氧化物结合态和硫化物及有机结合态存在,沥滤结束后,污泥中Zn和Cu均以残渣态存在。     

硫自养填充床生物反应器去除水中的高氯酸盐

建立了硫自养填充床生物反应器用于水中ClO4-的去除,考察水力停留时间(HRT)、水温的影响及副产物产生规律。结果表明,当进水ClO4-浓度为22.40~21.07 mg/L时,逐步缩短HRT为12、8、4、2、1.5和1 h,经4~6 d的适应期,反应器对其去除率可达99%以上;低浓度的NO3--N(2.17 mg/L)的存在对ClO4-的降解不产生抑制,两者可同步去除;3℃以内的水温波动对其去除影响较小,较大的温度波动(-8℃)会造成去除率下降;Cl-作为惟一还原产物,其浓度增多符合化学计量比。同时,研究证实了硫歧化反应的发生,出水SO42-浓度的增加量大于理论值,S2-离子浓度较低(4-完全去除时,出水pH值比进水降低约1.1个单位。     

混合营养生物反应器同步去除水中高氯酸盐和硝酸盐

针对水体硝酸盐和高氯酸盐复合污染,建立了异养和硫自养协同作用的混合营养型一体式生物反应器,采取异养投加不足量有机碳源、硫自养和异养共同承担负荷的策略,以解决异养有机物二次污染和硫自养法中副产物硫酸根过量的问题。考察了水力停留时间(HRT)和碳源投加量对高氯酸盐去除的影响。结果表明：当进水$ {{\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}} $-N质量浓度为(20.21±0.23) mg·L⁻¹、$ {\rm{Cl}}{{\rm{O}}_4}^ - $质量浓度为(20.12±0.12) mg·L⁻¹、HRT由4 h降低到2、1和0.5 h时,反应器均能实现对硝酸盐(>96.2%)和高氯酸盐(>96.9%)的高效去除;在HRT为4 h和0.5 h时,出水硫酸根质量浓度分别为(273±10) mg·L⁻¹和(129±3) mg·L⁻¹,较长的HRT会导致硫歧化反应发生,从而使出水硫酸根浓度有所增加;当HRT为0.5 h时,混合营养条件下反应器出水硫酸根质量浓度比单独硫自养减少了63 mg·L⁻¹,表明混合营养生物反应器能够有效减少硫酸根的产生;反应器出水不可吹除有机碳(nonpurgeable organic carbon,NPOC)小于2.68 mg·L⁻¹,表明低碳源投加能够有效地避免有机物二次污染。     

纳米零价铁处理冶炼废水

多年的理论和机制研究发现,纳米零价铁（NZVI）作为还原剂及吸附剂,可处理水溶液中的多种重金属及类金属物质;而高效处理含高浓度重金属且成分复杂的冶炼废水是一项技术难题。本研究针对特定的冶炼废水（高浓度重金属及砷、高浓度氨氮、低pH、高含盐量）,研究了pH及NZVI投加量对砷、铜、锌、铅、镍的处理效果,并考察了连续流反应器中水力停留时间（HRT）及NZVI投加量对处理效果的影响。实验通过电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）进行水样测试,扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）进行固相表征。实验表明,通过NZVI处理,砷、铜、锌、铅、镍去除率均达99%以上,出水浓度均小于0.1 mg/L,达到废水排放标准（GB 8978-1996）。通过连续流反应器的应用发现,适当增大HRT、增加NZVI投加量,有利于更长时间保证出水水质的良好,延长NZVI消耗时间,提高废水处理量。结果显示,NZVI对复杂冶炼废水有极好的处理效果,在废水处理领域有着独特的优势,为后续研究及实际应用提供借鉴。     

生物淋滤技术对城市污泥中高浓度重金属的去除

实验以单质硫粉作为能源基质,考查了生物淋滤技术针对城市污泥中高浓度重金属的去除效果,探讨了生物淋滤处置前后污泥中重金属的形态变化规律。结果表明,生物淋滤技术能够有效去除污泥中的高浓度重金属。在硫粉投加量为4 g·L-1、HRT为5 d、污泥回流比为50%、污泥浓度为4%、温度为30℃的条件下,生物淋滤系统pH值可降低至1.5左右,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni分别可降低至400、400、900和200 mg·kg-1左右,达到了《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》（CJ/T 362-2011）标准重金属限值。生物淋滤处置后,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni均主要以稳定形态存在,环境风险较低,为进行土地利用奠定了物质基础。     

啤酒废水常温厌氧消化启动及运行实验

采用自行设计的复合式厌氧反应器在常温下对啤酒废水进行了厌氧发酵产沼气的实验研究,将进水COD控制在5 000 mg/L左右,采取逐步缩短HRT的方法来提高进水有机负荷,结果表明,启动运行41 d之后,产气量上升速度加快,反应器成功启动运行;在稳定运行过程中,随着负荷的升高,产气量呈阶梯式渐次上升,COD去除率保持在90%以上,出水pH值维持在7.0左右,TSS去除率达到60%以上,出水水质较好,说明该反应器具有较好的厌氧消化处理有机废水的能力。     

外循环式UASB反应器处理槟榔废水

在中温（35±2℃）条件下,利用外循环式UASB反应器处理中高有机浓度的槟榔加工废水,并着重探讨了水力停留时间（HRT）对厌氧消化的影响。研究表明,当反应器稳定运行,水力停留时间为1 d,进水COD浓度5 000 mg/L左右,容积负荷在2.53-5.25 kg COD/（m3·d）时,COD去除率在38%以上,出水COD〈3 000 mg/L,平均产气率为0.41 m3/kg COD;若水力停留时间延长至4 d,容积负荷为1.26-1.30 kg COD/（m3·d）,COD去除率可以达到79%,出水COD〈1 200 mg/L,出水可生化性下降,BOD5/COD平均为0.28,实验取得了良好的处理效果,为利用厌氧技术处理槟榔加工废水提供了设计依据。     

生物膜反应器中低氨氮浓度废水的亚硝化

在连续流生物膜反应器中通过控制DO、pH和HRT,对低氨氮浓度废水进行了亚硝化的实验研究。结果表明,在进水氨氮浓度为35～45 mg/L,温度为34℃的情况下,当DO=1.4～1.5 mg/L,pH=8.3,HRT=6 h时,氨氮的去除率与亚硝态氮的积累率均可达到80%左右,实现了较好的氨氮降解及稳定的亚硝态氮的积累。     

臭氧-BAF组合工艺处理电镀RO浓水

电镀废水反渗透（RO）浓水具有盐度高、难降解有机物浓度高、含重金属等特点,是电镀废水处理工艺提标改造的难点。采用臭氧-曝气生物滤池（BAF）组合工艺,对电镀废水反渗透（RO）浓水中有机物进行处理,使出水COD浓度达到《电镀污染物排放标准》中标准。考察了废水初始pH、臭氧浓度和反应时间等因素对臭氧氧化效果的影响,以及水力停留时间（HRT）和气水比对BAF单元COD去除效果的影响。经优化后的系统运行工况为：臭氧氧化单元中废水初始pH值为10.0,臭氧浓度为31.96 mg·L-1,反应时间为40 min;BAF的HRT为3 h,气水比为5∶1。在最佳工况下,当进水COD为180~240 mg·L-1时,经组合工艺处理后COD去除率达78.6%,平均出水COD浓度为47 mg·L-1,达到了标准的要求。     

Comparison of bio-dissolution of spent Ni-Cd batteries by sewage sludge using ferrous ions and elemental sulfur as substrate

Bioleaching of spent Ni-Cd batteries using acidified sewage sludge was carried out in a continuous flow two-step leaching system including an acidifying reactor and a leaching reactor. Two systems operated about 30d to achieve almost complete dissolution of heavy metals Ni, Cd and Co in four Ni-Cd batteries. Ferrous sulphate and elemental sulfur were used as two different substrates to culture indigenous thiobacilli in sewage sludge. pH and ORP of the acidifying reactor was stabilized around 2.3 and 334mV for the iron-oxidizing system and 1.2 and 390mV for the sulfur-oxidizing system. It was opposite to the acidifying reactor, the pH/ORP in the leaching reactor of the iron-oxidizing system was relatively lower/higher than that of the sulphur-oxidizing system in the first 17d. The metal dissolution, in the first 12-16d, was faster in the iron-oxidizing system than in the sulphur-oxidizing system due to the lower pH. In the iron-oxidizing system, the maximum solubilization of cadmium (2500mg l(-1)) and cobalt (260mg l(-1)) can be reached at day 6-8 and the most of metal nickel was leached in the first 16d. But in the sulphur-oxidizing system there was a lag period of 4-8d to reach the maximum solubilization of cadmium and cobalt. The maximum dissolution of nickel hydroxide (1400mg l(-1)) and metallic nickel (2300mg l(-1)) occurred at about day 12 and day 20, respectively.